JP2000059820A

JP2000059820A - ３カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラ

Info

Publication number: JP2000059820A
Application number: JP10244430A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Okamoto; 茂男岡本
Original assignee: SANYU SENI KK
Current assignee: SANYU SENI KK
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、３カメラ方式による立体撮影撮影
用ビデオカメラに関し、特に、光学性能の同じ３台のビ
デオカメラを用い、１台で他の２台をコントロールさせ
た３カメラ方式による立体撮影方法及びそれに用いられ
る立体撮影用ビデオカメラに関する。【解決手段】３台のカメラでいわゆる二等辺三角形を
形成させるように、被写体に対して左右カメラからの距
離が等しく、かつ、左右カメラの中点の位置に中央カメ
ラを配置させた立体撮影用ビデオカメラ３カメラ方式に
おいて、中央カメラにより合焦点、視差角度値等の情報
を検出し、該検出結果から視差角度による区分演算手段
によりいずれかの区分か判別し、該判別結果により左右
カメラを制御する３カメラ方式による立体撮影用ビデオ
カメラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３カメラ方式によ
る立体撮影方式及びそれに用いられる立体撮影用ビデオ
カメラに関し、特に、光学性能の同じ３台のビデオカメ
ラを用い、１台で他の２台をコントロールさせた３カメ
ラ方式による立体撮影で、その撮影方式、これら撮影さ
れた画像の処理、再生方式及び立体撮影用ビデオカメラ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】３次元の世界で、３次元の情報をそのま
ま記録することは不可能だが、これを平面で記録してお
けば、多くの画像情報が格納できる。最近は、コンピュ
ータの発達により、３次元情報を大メモリに格納した
り、情報処理ができるので、３次元情報からの直接の認
識も可能になっている。３次元空間からの情報は、レン
ズを通して外界の情報を取り込んで平面に結像した画像
をもとにして認識をする。すなわち、最初に画像情報を
入力するとき３次元情報を２次元に投影変換し、この２
次元の画像を見て本能的、経験的に３次元の状態を頭に
描くことができる。

【０００３】人が３次元空間から立体感を得るのは、次
のような情報の要素に対する働きによるものとされてい
る。（１）両眼で見たときに左右の網膜上の視差全角の違い
から認識する。（２）体の移動にともなう、網膜上の像の移動距離が遠
方と近距離の物体では異なる。（３）日常生活における、様々な物体の大きさを経験的
に識別している。例えば、同じ速度で運動している物体は、遠くにあれば
遅く動き、近くにあれば速く動く。その差から遠近感を
得る。また、見え方の大小で遠くの物は小さく、近くの
物は大きく見える。さらに、水平な平行線の間隔が遠く
なるにつれて狭くなり、垂直な平行線の間隔は距離の２
乗に反比例して狭くなる。

【０００４】このほか、（４）粗い素地は遠くなると次
第に細かくなる。遠くの物はコントラストが下がる。遠
くの物は近い物の陰になる。視野により画面の下の部分
にある物は近く、上の部分にある物は遠くに見える場合
が多いといったことが知られている。しかし、人が遠近
を判断しているのは、絶対的な距離ではなく感覚的、相
対的なものである。以上は人が見ているのであるから、
見ているものの内容を十分認識し理解した上で、遠近を
判断していることに注意すべきである。

【０００５】具体的には、動画用の立体撮影は２台のカ
メラを左右に離間するようにして配置して撮影すること
が可能である。この２台のカメラと被写体との間に２等
辺三角形を形成させた状態で撮影を行う。これにより被
写体を２台のカメラから同時に撮影する方法が用いられ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来方法にあっては、以下の欠点がありこれを解決すべき
課題があった。１．カメラを２台設置し、各々調整する必要があった。２．撮影できる範囲が限定され、条件が変わると再度設
置、調整をする必要があった。３．撮影できる範囲が限定され、焦点深度を深くする必
要があり、明るさ絞りを絞るため、光量不足になり、明
るい場所に限られるといった欠点があった。４．離れた２台のカメラを同時に操作する必要があっ
た。５．動きの激しいもの、予想できない対象は立体撮影に
は不向きであった。６．２台のカメラを設置し、視差角度を固定する必要か
らズーム撮影が不可能であった。本発明は光学性能の同じ３台のビデオカメラを用い、１
台で他の２台をコントロールし、上記のすべての課題を
解決し、立体撮影を可能にしたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は３台のカメラで
いわゆる二等辺三角形を形成させるように、被写体に対
して左右カメラからの距離が等しく、かつ、左右カメラ
の中点の位置に中央カメラを配置させた立体撮影用ビデ
オカメラ３カメラ方式において、中央カメラにより合焦
点、視差角度、ズーム率及び明るさ絞り値等情報を検出
し、該検出結果から視差角度による区分演算手段により
いずれかの区分か判別し、該判別結果により左右カメラ
の焦点、ズーム率及び視差角度を制御し、前記明るさ絞
り値から左右カメラの絞り値を決定し制御する３カメラ
方式による立体撮影用ビデオカメラの立体撮影方法によ
り提供される。

【０００８】また、前記区分を少なくとも８区分とする
分割手段を付加しこれらからいずれかの区分かを判別す
る場合、さらに、前記左右カメラと中央カメラとの距離
Ｍが該中央カメラの最短撮影距離と機械的光路長の和を
√３で除した数値で離間させて前記情報を検出する場合
に効果的に前記の３カメラ方式による立体撮影用ビデオ
カメラの立体撮影方法が提供される。

【０００９】さらにまた、前記中央カメラのピント合わ
せに基づくフォーカスリングの位置情報をセンサにより
検出し、該検出結果から合焦点距離を計算し、コントロ
ーラにメモリされた前記区分等を読み出し、この結果を
左右カメラに制御信号として与え合焦点位置情報を提供
する場合に、また、前記中央カメラにより被写体の明る
さ絞り値をセンサにより検出し、前記情報とともに出力
させ、前記コントローラにメモリされた前記明るさ絞り
値から絞りリング等の指令値を読み出し、この結果を左
右カメラに制御信号として与え絞り調節情報を提供する
前記のいずれか記載の３カメラ方式による立体撮影用ビ
デオカメラの立体撮影方法により効果的に提供される。

【００１０】本発明は前記立体撮影用ビデオカメラ３カ
メラ方式において、中央カメラにより合焦点、視差角
度、ズーム率及び明るさ絞り値等情報を検出するセンサ
と、該検出結果を視差角度により複数に区分する演算手
段と、前記区分判別手段と、該判別手段からの制御出力
により左右カメラの焦点、絞り、視差角度を制御する手
段とからなる３カメラ方式による立体撮影用ビデオカメ
ラにより提供される。

【００１１】また、前記区分を少なくとも８区分とする
分割手段を付加した場合、さらに、前記左右カメラと中
央カメラとの距離Ｍが該中央カメラの最短撮影距離と機
械的光路長の和を√３で除した数値で離間させて前記情
報を検出する手段を付加した場合、さらにまた、前記左
右カメラに可変頂角プリズムを用いた前記３カメラ方式
による立体撮影用ビデオカメラにより効果的に提供され
る。

【００１２】映像信号処理における本発明は、前記３カ
メラのデジタル化した映像信号を、画像圧縮方式により
画像圧縮させ、又は、画像圧縮せずに出力された画像出
力信号から左、中央、右画像フレームごとに、又は、そ
れら左、中央、右のフレームを分割させて画像出力させ
る前記３カメラ出力を記録させた３カメラ方式による立
体撮影用ビデオカメラ信号処理方式により提供される。

【００１３】また、前記３カメラのデジタル化した映像
信号を、ＭＰＥＧ−２等のＭＰＥＧ方式等を含む画像圧
縮方式を用いて、画像圧縮させた前記映像信号に左、中
央、右画像フレームに分割させる分離信号を含んでなる
前記画像圧縮記録方式において、該記録出力から、左、
中央、右画像フレーム位置を制御して分割させ、かつ、
画像出力を復元させる前記３カメラ出力を記録させる３
カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラ信号処理方式
により３カメラ出力を記録させた前記信号処理方式によ
り効果的に提供される。

【００１４】さらに、前記３カメラのデジタル化した映
像信号を、画像圧縮方式により画像圧縮させ出力された
画像出力信号を復元し、左及び右カメラ出力、左カメラ
出力、右カメラ出力、中央カメラ出力のいずれからか選
択可能として画像出力させる前記の３カメラ方式による
立体撮影用ビデオカメラ画像再生方式により提供され
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明の理解
を助けるため以下の定義をする。視差角度として、被写
体を両目で見た場合の角度を視差全角とし、片目又はレ
ンズの片側光路で見た場合の角度を視差半角と定義す
る。本発明は、立体撮影方法として左右両眼によるの網
膜上の視差全角の違いから認識する原理を取り入れるも
のであり、特に人の両眼の動きにビデオカメラ（以下カ
メラと称する）の動きを近づけるようにするものであ
る。

【００１６】実施例１図１は本発明の３カメラ方式による立体撮影方式の説明
のため、３台のカメラと被写体との間の関係を示した図
である。３台のカメラは左から左カメラ１（カメラ
Ｌ）、中央カメラ２（カメラＣ）、右カメラ３（カメラ
Ｒ）を直線上に間隔Ｍで並べる。左カメラ１と右カメラ
３は光学的な性質の同じものを使用した。中央カメラ２
は被写体についての測定カメラでこのカメラから得られ
たセンサ出力で左右のカメラを制御する。これら３台の
カメラはいわゆる二等辺三角形を形成させるように配置
される。被写体に対して左右カメラからの距離が等し
く、かつ、左右カメラの中点の位置に中央カメラを配置
した状態となる。本発明の３カメラ方式による立体撮影
方式で立体についての画像の認識は次のとおりとなる。

【００１７】一般に被写体の観察では、注視する物体が
常に視野の中心になるように、かつ焦点を合わすように
眼球をコントロールする。このため、注視物体までの距
離によって、前記で定義した視差全角が変化する。この
注視物体までの距離を中心にセットした中央カメラ２の
合焦点情報で両脇の２台の左カメラ１、右カメラ３のそ
れぞれの視差半角θと焦点をコントロールし、かつ、変
化のスムーズさを目的として視差半角θを複数に区分し
た情報で左右カメラを制御する方法として提供される。
この方法によれば左右カメラの制御手段に特徴がある
が、同時にまた、そのために使用される立体撮影用ビデ
オカメラとしての特徴を有する。後述するこの視差半角
θについての区分を複数に、望ましくは８つに分けたと
ころに特徴がある。

【００１８】図１において、予め３台のカメラの光学的
位置関係を定義する。左カメラ１、中央カメラ２、右カ
メラ３の光学的な各々の中心位置は結像面１５で、それ
ぞれ図のＳｌ、Ｓｃ、Ｓｒとして表現される。１４は同
様に各々のカメラのレンズ先端位置１４を示している。
また、中央カメラ２のレンズ先端位置１４から最短撮影
距離Ｌ０の点Ｕ、同様に距離Ｌ１の点Ｖとして示されて
いる。全く同じ光学的性能をもつカメラ１、２、３の３
台はその最短撮影距離Ｌ０、レンズ先端位置１４から結
像面Ｓｃまで機械的光路長Ｌｃとすると、このとき各カ
メラ間の距離Ｍは、式（１）によって与えられる。Ｍ＝（Ｌ０＋Ｌｃ）／√３・・・・・・・・（１）

【００１９】３台のカメラはカメラ１、２、３の順で、
距離Ｍの間隔で被写体に向かって左から地面に対して中
心位置を水平かつ直線上に一列に並べられる。ただし、
全く同じ光学的性能をもつカメラ１、２、３の３台のう
ち、左カメラ１、右カメラ３は、例えば、特開平６―２
２２４１３に示された可変頂角プリズムを用いることが
有効である。

【００２０】特開平６−２２２４１３の図２に示された
可変頂角プリズムを使用するに際して、視差半角θをカ
メラ内光軸でプラス・マイナス（＋／−）１度程度まで
コントロールすることができる。また、中央カメラ２
は、左カメラ１、右カメラ３と光学的な光路長を同等に
するために、ダミー一のエレメントが付加されている
か、コントロール機能を有しない可変頂角プリズムがダ
ミーで付加されていることが望ましい。

【００２１】次に、３カメラ方式による立体撮影方式に
ついて詳細に説明する。まず、３台のカメラを一線上に
各々距離Ｍで離間すると、最短撮影距離の点Ｕは、左カ
メラ１、右カメラ３との関係において、幾何学的に正三
角形を形成する位置にある。この機械的可動角度θ（視
差半角）は、０度≦θ≦３０度の範囲となる。その範囲
での使用可能でかつ良好な結果を達成すべく種々検討し
た。その検討結果が表１に示されている。

【表１】

【００２２】本発明は、最短撮影距離Ｌ０が７５ｃｍ
で、レンズの先端から結像面までの機械的光路長Ｌｃが
２５ｃｍのカメラを想定し、数値をシミュレーションし
た。条件として光学性能の同じ３台のビデオカメラを用
い、１台で他の２台をコントロールし、立体撮影を行っ
た。表１は具体的に視差半角θを変化させ、立体撮影時
の条件についてシミュレートした結果を示したものであ
る。

【００２３】表中、Ｍはカメラ間距離、角度は視差半角
θ、ａは図１におけるＬ１で中央カメラ２のレンズ先端
位置からＶまでの距離、ｂは同様にＬ２で右カメラレン
ズ先端位置１４からＶまでの距離である。ｃはｂからａ
を引いた値、ｄはｂ／ａ、ｅはｃ／ａ、ｆはｈ／ｂ−１
で、各区分内でのキャリブレーション（目盛り合わせ）
後のＬ２に対する合焦点位置の予想されるズレの率を表
す。ｇは各区分での視差半角１度ごとの変移に対する、
Ｌ２の変移量を表し、ｈは区分でのキャリブレーション
後の１度ごとの変移に対する、Ｌ２のシミュレーション
上の合焦点位置を表している。

【００２４】同様に、Ｌ０＝７５ｃｍ、Ｌｃ＝２５ｃｍ
として計算した。まず、中央カメラ２のフォーカスリン
グの移動量データをもとにして、区分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの８つのゾーンで左カメラ１、右カメラ
３の動きをコントロールすることとして計算してある。

【００２５】区分ＡからＤまでのゾーンは、角度５度ご
との区切りで、それぞれの最初の角度でカメラ１、２、
３のフォーカスリングの位置を目盛り合わせし、５度の
ステップは移動量に対して、均等に５分割したデータを
後述するコントローラに記憶させる。区分Ｅのゾーンは
３度の区切りで均等に３分割したデータを同様にコント
ローラに記憶させる。

【００２６】区分Ｆ以降のゾーンでは、中央カメラ２の
焦点の移動量と左カメラ１、右カメラ３の焦点の移動量
は１：１の関係で連動させる。機械的には、角度３度の
変量に対し、前記特開平６−２２２４１３等の可変頂角
プリズムを利用してマイナス１度変量させ、実際には２
度変化させ、視差半角θ＝５度の状態へ移行させる。区
分Ｇのゾーンは、前記可変頂角プリズムのみでマイナス
１度の状態からプラス１度の状態に２度変量させ、視差
半角θ＝３度の状態へ移行させる。

【００２７】区分Ｈゾ一ンへの移動では、中央カメラ２
のＬ１値でフォーカスが１１ｍを越えた時点から角度０
度へシフトし、０度から３度の間には１区分しか存在し
ないことになる。また、逆のＨゾーンからの移動では、
中央カメラ２のＬ１フォーカスが１１ｍ以下になった時
点で角度３度ヘシフトさせる。角度０度から３度での間
の連続状態は、なるべく速やかにかつ滑らかな移動が求
められる。又は、目標物を近距離から遠方に追随させる
ような場合には、左右カメラの視差角度を変化させなけ
ればならないが、このようなカメラの移動する間の左カ
メラ１と右カメラ３の映像を一時遮断することが可能で
ある。これにより鑑賞者のいわゆるめまいを防ぐことが
できる。

【００２８】この結果を利用し、各カメラのキャリブレ
ーションについて説明する。まず、視差半角θを区分し
て、角度０度、７度、１０度、１５度、２０度、２５
度、３０度の位置で左カメラ１、２、３のキャリブレー
ションを行う。また、３台のカメラは視野の中心を示す
十文字のレチクル線をファインダー内に有し、中央カメ
ラ２と左カメラ１、中央カメラ２と右カメラ３の間でズ
ームは連動とする。

【００２９】中央カメラ２と左カメラ１、中央カメラ２
と右カメラ３の間で明るさ絞り値は中央カメラ２に対
し、左カメラ１と右カメラ３は２段階小さくずらした状
態で連動させる。２段階小さくずらすことにより、左カ
メラ１と右カメラ３は焦点深度を大きくでき、そのこと
により、左カメラ１と右カメラ３のカメラ製造上の光学
性能の公差内での多少のズレや、各区分内での移動量と
合焦点位置のズレの影響を回避できる。この結果、左カ
メラ１と右カメラ３は中央カメラ２より、２段階手前で
最小の絞りとなる。また、中央カメラ２は最小絞りとそ
のひとつ手前の絞りでは左カメラ１と右カメラ３とは連
動しない。ただし、キャリブレレーションは３台のカメ
ラはすべて絞りを開放の状態で行う。

【００３０】中央カメラ２のフオーカスリングの移動量
で左カメラ１と右カメラ３のフォーカスリングの位置と
視差半角θを決定する機構を有するシステムにおいて、
中央カメラ２の前方の被写体に対して左カメラ１と右カ
メラ３が人の両眼の眼球の動きに酷似した動きをさせる
ことが可能となる。

【００３１】一般に、人にとって、視差半角３度という
と、目前５５ｃｍから６０ｃｍ程度の観察状況で、この
間が一番立体感を体感できる。また、立体感が薄れてい
くのが５ｍ程度以降である。しかし、本発明によれば、
本来立体感の薄れていく領域でも立体感を感じることが
でき、臨場感を与えてくれる。また、一般的に両眼の目
幅は日本人成人平均で５９ｍｍないし６５ｍｍといわれ
ており、前記カメラの間隔Ｍはこの値の１９から２０倍
に達する極めて望ましい値であった。この結果、視差半
角θ＝０度の状態でも１００ｍないし２００ｍ遠方まで
立体感を提供してくれる。

【００３２】また、左カメラ１と右カメラ３の焦点は中
央カメラ２より僅かに早く無限遠に到達するが、左カメ
ラ１と右カメラ３の焦点が到達してから、中央カメラ２
が無限遠に到達するまで、中央カメラ２のフォーカスリ
ング移動量の差をコントローラに記憶させ、中央カメラ
２の無限遠からの復帰時にはその移動量を考慮する。ま
た、中央カメラ２の最短焦点距離に再度戻った時点で、
再びその誤差の修正をかけられるよう、プログラムして
おくことが望ましい。

【００３３】また、前記可変頂角プリズムは、各目盛り
合わせの時点で、カメラ３台の微調整機能の役割をもた
せることができる。水平方向の視差半角θのみならず、
水準器では検知しきれない垂直方向のズレも補正でき、
像がファインダー内十文字レチクル線の中心にくるよう
微調整することができる。そのことにより、中央カメラ
２の合焦点情報からコントロールされるときに角度θの
スムーズな変移と左右のズレのなさが違和感、不快感を
除去してくれる。

【００３４】具体的には、中央カメラ２のピント合わ
せ、この値はフォーカスリングの位置情報としてセンサ
により検出される。さらに、この中央カメラ２のピント
合わせにより、合焦点距離が計算される。これら２つの
情報からのアドレスによりコントローラにメモリされた
前記区分、視差半角θ及び前記ｈの値を読み出す。この
結果を左右カメラに制御信号として与え合焦点位置情報
を提供する。

【００３５】同様に、中央カメラ２から被写体の明るさ
情報として明るさ絞り値の結果がセンサ出力され、同様
なアドレスによりコントローラにメモリされた前記明る
さ絞り値から絞りリング等の指令値を読み出す。この結
果を左右カメラに制御信号としての絞り調節情報を提供
する。

【００３６】実施例２図２は、本発明の中央カメラ２による左右カメラ制御回
路の一実施例である。中央カメラ２は左右カメラに対し
て、実施例１の合焦点、視差角度情報、ズーム率、明る
さ絞り値情報等の各データ及びこれらの情報から区分指
令を提供する。これらの情報はセンサ２１により出力さ
れる。この出力によりアドレス信号発生回路からアドレ
スがコントローラに与えられる。コントローラは予め前
記データから計算された区分指令が書き込まれたメモ
リ、演算回路、インターフェース等の入出力回路を備え
ている。コントローラで処理された区分指令は合焦点等
の制御出力として、左カメラ１及び右カメラ３に与えら
れる。

【００３７】区分指令等の制御出力２４からは左カメラ
１に対する合焦点、視差角度情報、ズーム率、明るさ絞
り値情報等の各データ及びこれらの情報から区分指令が
与えられ、これにより左カメラ１、同様に右カメラ３に
中央カメラからの連続した制御が行われる。実際には、
合焦点等のデータ及び区分指令は、図示していない左カ
メラ内コントローラにアドレスされ、コントローラ内メ
モリからの読み出し出力により合焦点、視差角度、ズー
ム率、明るさ絞り値が制御される。

【００３８】実施例３図３は、本発明の３カメラ方式による立体撮影用ビデオ
カメラの一実施例を示す平面図である。図４はその正面
図である。中央カメラ２は左カメラ１、右カメラ３に対
して、それらの中央直線上に位置している。これらは制
御、データ信号用ケーブル４により接続されている。カ
メラはテーブル８に載置され、長さ調節１１を備えた三
脚５により、水準器９で水平に調節レバー１３によりセ
ットされる。被写体に対する視差半角θは２０、２１に
示され、フード１２側レンズから映像として入力され
る。図４で、テーブル８は三脚のレバー、同エレベー
タ、その他の回転機構により、図の上下への移動、前後
への首振り、水平での回転が可能である。この結果、テ
ーブル上の３台のカメラは協同して被写体の移動に容易
に対応できる。

【００３９】図５は、立体撮影用ビデオカメラからの映
像出力を再生／録画システムの主要部を説明したブロッ
ク図である。各カメラからの映像出力は増幅器３８によ
り増幅され、映像信号処理回路部３９に入力される。こ
の回路部３９で、３台のカメラの映像信号をそれぞれデ
ジタル化し、メモリに書き込まれ、ＭＰＥＧ−２方式に
て画像圧縮する。ここで、ＭＰＥＧ−４方式、その他の
画像圧縮技術が最終的な市場の要求により選択されるこ
とはいうまでもない。また、前記３カメラの映像信号
を、近時利用され、また今後提案される各種の画像圧縮
技術での処理が可能であり、本発明ではＭＰＥＧ−２方
式での実施例について述べたがこれに限定されるもので
はない。さらに、画像圧縮せずにデジタル化し、メモリ
に書き込むことも可能である。また、前記メモリの書き
込み及び読み出しは映像信号処理回路部３９内でタイミ
ング制御、その範囲の制御、クロック周波数、読み書き
の順序等の制御がなされる。

【００４０】いずれにしても、左カメラ１、中央カメラ
２、右カメラ３からの画像信号はフレーム単位で画像出
力される。例えば、３カメラからの変換されたデジタル
画像の処理方法としては、各カメラ単位で分離信号を含
んでいわゆる一本化された画像出力として記録／再生回
路部４２へ出力される。メガネディスプレー４１へは回
路部３９の処理をせずにモニターコントローラ部４０を
経由して出力される。このモニターコントローラ部４０
は後述する前記画像出力の選択を行いメガネディスプレ
ー４１で画像として表示される。

【００４１】映像信号処理回路部３９は、モニターコン
トローラ部４０、記録／再生回路４２への映像出力選択
回路部を包含でき、それぞれへの出力が選択できる。こ
れらは前記メモリの読み出し信号により選択が可能とな
った。一方記録／再生回路４２では、前記一本化しての
出力を記録装置４３へ出力するとともに、再生時には記
録された信号を各カメラ映像に基づくフレーム単位での
画像出力の選択が可能である。

【００４２】例えば、画像圧縮信号を復元し、左及び右
カメラ出力、左カメラ出力、右カメラ出力、中央カメラ
出力のいずれからか選択可能とした。前記分離信号によ
る選択での画像出力、あるいは、映像信号処理回路部３
９内で前記メモリによる読み出し、制御された画像出力
等の手段が可能である。同様に、モニターコントローラ
部４０では、前記分離信号やメモリから制御信号を受け
て画像出力の選択も可能とした。また、３台のカメラの
デジタル化した映像信号を、画像圧縮せずに出力された
画像出力信号から、左及び右カメラ出力、左カメラ出
力、右カメラ出力、中央カメラ出力のいずれからか選択
可能とする方法も実現できる。

【００４３】さらに、画像圧縮され出力された画像出力
信号は最終的には本発明の立体映像再生用出力としての
画像処理手段が必要である。例えば、画像圧縮されてい
る左、中央及び右カメラ画像情報は、フレーム単位に分
離され、かつ、これらを分割分離する分離信号を有して
いることが必要である。このような方法としてはディス
プレー上に多数のチャンネル画像の表示といった技術の
利用や、左、中央、右画像フレーム及びそれら左、中
央、右のフレームに分割させて画像出力させる集積回路
による作成も可能である。

【００４４】本発明は、鑑賞時には、中央カメラ２の二
次元画面とモノラル音声、同じく二次元画面とステレオ
音声、左カメラ１、右カメラ３によるステレオ画面とモ
ノラル音声、同じく、ステレオ画面とステレオ音声等の
すべての組み合わせが可能となる。本発明で撮影された
映像を立体鑑賞する場合は、アイマスクタイプのメガネ
型ディスプレーでソニー社製「グラストロン」（商品
名）やオリンパス光学工業社製の「アイトレックＦＭＤ
０１１Ｆ」（商品名）の使用が適当である。

【００４５】以上述べてきた点について、さらに、従来
方法との比較を行った結果を表２に示す。ここで、２つ
のカメラを用いた立体撮影方法を従来方法とした。これ
は左右のカメラからそれぞれ被写体を撮影する。一方の
カメラでのみ被写体を負いながら同時に他方のカメラを
制御するもので、視差角度、フォーカス情報等は一方で
検出し他方のカメラをそれらで制御する。

【表２】この結果から、本発明の３カメラ方式による立体撮影方
式の特徴が容易に理解されよう。付言すると、人が、対
象物の正視に至る動作過程は、両眼球を動かし対象物を
捕らえた後、首、もしくは体を回転させて、正視できる
位置に移動させる。このとき、認識している意識的動作
において、決して、左右一方の目の情報に基づいて動作
判断をしていない。両目で得られた、２つの映像を頭で
１つの３次元映像として捕らえ、その後、動作の判断を
行っている。

【００４６】したがって、人と同じ動作を得るには、左
右２カメラ方式で得られた２画像のうち片方だけの情報
では十分でなく、それとは別の第３の映像情報が必要と
なってくることは容易に理解できよう。人の眼球が２つ
であるから直ちに左右２カメラ方式と言うのは、事象の
本質を看過した短絡的な思い付きにすぎない。この結
果、この左右２カメラ方式は以下の多くの欠点が発生す
る。例えば、被写体がフェンス越しにあるような場合の
撮影、雪、雨天時の撮影、片側途中光路に障害物が存在
する場合の撮影、森、林など複雑な環境での撮影、有限
遠方から無限遠方への合焦移動、上下、左右方向への移
動する被写体の撮影等では、使用困難もしくは不可能の
状態に陥る。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、多く
の優れた効果が生ずることが明らかである。特に、従来
方法である左右２カメラ方式に比較しての効果としては
表２に列挙したとおりである。特に、左右２カメラ方式
の欠点はフェンス越しの撮影、雪、雨天時の合焦点に見
られるように一方のカメラだけでの距離測定、フォーカ
スでは立体撮影は困難であった。本発明の中央カメラで
の確認で左右カメラへの指令として実行されるためこれ
らの欠点は解消された。立体撮影に課題となる映像の変
化、特に、動きの激しい被写体、予想できない被写体の
位置変動にも本質的な効果の相違が見いだされた。合焦
点の有限遠から無限遠への移動時点の幻惑感・不快感が
発生しないと特徴も見いだされた。また、他の例では、
ズーム撮影の容易さ、視差全角への配慮としては自然な
立体感、臨場感が得られた。

【００４８】また、請求項１記載の発明によれば、３台
のカメラでいわゆる二等辺三角形を形成させるように、
被写体に対して左右カメラからの距離が等しく、かつ、
左右カメラの中点の位置に中央カメラを配置したため、
中央カメラにより合焦点、視差角度、ズーム率及び明る
さ絞り値情報を検出し、複数に区分する演算手段、左右
カメラの焦点、絞り、視差角度を制御する手段とからな
るためいわゆる視差角度の広範囲な部分で立体撮影が可
能となった。

【００４９】請求項２によれば、区分を少なくとも８区
分とすることで、同様に請求項３ではさらに立体撮影用
ビデオカメラとして好適に使用ができる。また、中央カ
メラのピント合わせに基づくフォーカスリングの位置情
報、合焦点距離の計算結果、コントローラにメモリされ
た区分等の情報から、この結果を左右カメラに制御信号
として与え合焦点位置情報を提供することから例えば２
カメラ方式による立体撮影に課題となる映像の変化、被
写体の位置変動にもスムーズに対応できる。

【００５０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３カメラ方式による立体撮影方式の理
解を容易にするための説明図。

【図２】本発明の３カメラ方式による立体撮影用ビデオ
カメラのセンターカメラの主要部を示した図。

【図３】３カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラの
概要を示した平面図。

【図４】３カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラの
概要を示した正面図。

【図５】３カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラの
映像等の再生装置ブロック図

【符号の説明】

１左カメラＬ２中央カメラＣ３右カメラＲ７結像面８テーブル９水準器１０マイクロホン２３コントローラ２４制御出力部 θ 視差半角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３台のカメラでいわゆる二等辺三角形を形
成させるように、被写体に対して左右カメラからの距離
が等しく、かつ、左右カメラの中点の位置に中央カメラ
を配置させた立体撮影用ビデオカメラ３カメラ方式にお
いて、中央カメラにより合焦点、視差角度、ズーム率及
び明るさ絞り値等情報を検出し、該検出結果から視差角
度による区分演算手段によりいずれかの区分か判別し、
該判別結果により左右カメラの焦点、ズーム率及び視差
角度を制御し、前記明るさ絞り値から左右カメラの絞り
値を決定し制御する３カメラ方式による立体撮影用ビデ
オカメラの立体撮影方法。
【請求項２】前記区分を少なくとも８区分とする分割手
段を付加しこれらからいずれかの区分かを判別する請求
項１記載の３カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラ
の立体撮影方法。
【請求項３】前記左右カメラと中央カメラとの距離Ｍが
該中央カメラの最短撮影距離と機械的光路長の和を√３
で除した数値で離間させて前記情報を検出する請求項１
記載の３カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラの立
体撮影方法。
【請求項４】前記中央カメラのピント合わせによるフォ
ーカスリングの位置情報をセンサにより検出し、該検出
結果から合焦点距離を計算し、コントローラにメモリさ
れた前記区分等を読み出し、この結果を左右カメラに制
御信号として与え合焦点位置情報を提供する請求項１記
載の３カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラの立体
撮影方法。
【請求項５】前記中央カメラにより被写体の明るさ絞り
値をセンサにより検出し、前記情報とともに出力させ、
前記コントローラにメモリされた前記明るさ絞り値から
絞りリング等の指令値を読み出し、この結果を左右カメ
ラに制御信号として与え絞り調節情報を提供する請求項
１及び４のいずれか記載の３カメラ方式による立体撮影
用ビデオカメラの立体撮影方法。
【請求項６】３台のカメラでいわゆる二等辺三角形を形
成させるように、被写体に対して左右カメラからの距離
が等しく、かつ、左右カメラの中点の位置に中央カメラ
を配置させた立体撮影用ビデオカメラ３カメラ方式にお
いて、中央カメラにより合焦点、視差角度、ズーム率及
び明るさ絞り値等情報を検出するセンサと、該検出結果
を視差角度により複数に区分する演算手段と、前記区分
判別手段と、該判別手段からの制御出力により左右カメ
ラの焦点、絞り、視差角度を制御する手段とからなる３
カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラ。
【請求項７】前記区分を少なくとも８区分とする分割手
段を付加した請求項６記載の３カメラ方式による立体撮
影用ビデオカメラ。
【請求項８】前記左右カメラと中央カメラとの距離Ｍが
該中央カメラの最短撮影距離と機械的光路長の和を√３
で除した数値で離間させて前記情報を検出する手段を付
加した請求項６記載の３カメラ方式による立体撮影用ビ
デオカメラ。
【請求項９】前記左右カメラに可変頂角プリズムを用い
た請求項６記載の３カメラ方式による立体撮影用ビデオ
カメラ。
【請求項１０】前記３カメラのデジタル化した映像信号
を、画像圧縮方式により画像圧縮させ、又は、画像圧縮
せずに出力された画像出力信号から左、中央、右画像フ
レームごとに、又は、それら左、中央、右のフレームを
分割させて画像出力させる前記３カメラ出力を記録させ
た３カメラ方式による立体撮影用ビデオカメラ信号処理
方式。
【請求項１１】前記３カメラのデジタル化した映像信号
を、ＭＰＥＧ−２等のＭＰＥＧ方式等を含む画像圧縮方
式を用いて、画像圧縮させた前記映像信号に左、中央、
右画像フレームに分割させる分離信号を含んでなる前記
画像圧縮記録方式において、該記録出力から、左、中
央、右画像フレーム位置を制御して分割させ、かつ、画
像出力を復元させる前記３カメラ出力を記録させる３カ
メラ方式による立体撮影用ビデオカメラ信号処理方式。
【請求項１２】前記３カメラのデジタル化した映像信号
を、画像圧縮方式により画像圧縮させ出力された画像出
力信号を復元し、左及び右カメラ出力、左カメラ出力、
右カメラ出力、中央カメラ出力のいずれからか選択可能
として画像出力させる請求項１０又は１１記載の３カメ
ラ方式による立体撮影用ビデオカメラ画像再生方式。